自然条件下导线覆冰形状及对融冰过程的影响研究

架空输电导线覆冰灾害是极为严重的自然灾害之一。目前采用大电流直流融冰技术是解决架空输电线路覆冰灾害最有效的方法,而导线覆冰形状对直流融冰时间有显著影响。文中在自然覆冰试验站开展了导线覆冰形状测量和直流融冰试验研究。研究表明:导线上的覆冰形状随着导线位置的改变而变化,单导线与分裂导线相比变化差异更显著,靠近铁塔处导线的覆冰较薄,越靠近中部导线的覆冰厚度增加,融冰时需要融化的冰层体积也随之增加;导线布置方式对导线的覆冰厚度及需融化冰层的体积也有影响;由于分裂导线不容易发生扭转,导线上的覆冰形状随着导线变化的幅度较单导线布置方式小;融冰试验结果表明,融冰过程中导线两端的覆冰首先发生脱落,而中部的覆冰最后脱落,导线融冰时间出现一定的分散性。     

输电线路直流短路融冰的临界电流分析

根据导线覆冰后短路融冰的物理过程,分析直流融冰的基本条件,通过融冰的热平衡过程分析,建立直流临界融冰条件的物理数学模型,提出计算冰面温度和临界融冰电流的方法,分析影响冰面温度和临界融冰电流的因素,并在人工气候室对建立的模型和提出的方法进行了试验验证,试验结果和计算结果基本吻合。分析计算和试验结果表明:在进行直流短路融冰时,融冰电流必须大于临界融冰电流,并根据覆冰和环境条件合理选择融冰电流;临界融冰电流是冰面温度、导线直径和覆冰厚度的函数,冰面温度决定了临界融冰电流,冰面温度与风速、覆冰厚度、导线直径和环境温度等均有关;覆冰厚度虽对临界融冰电流有影响,但不明显,影响临界融冰电流的主要因素是环境温度和风速。     

特高压直流输电大截面导线带电覆冰与融冰特性试验研究

现有小截面导线覆冰和融冰规律不能直接线性换算至大截面导线,为此在人工气候实验室开展LGJ-720/50和JL/G3A-900/40这2种特高压直流输电大截面导线的带电覆冰与融冰试验,分析覆冰厚度增长与电流和气象参数的变化规律,得到大截面导线融冰时间与融冰电流、环境温度和风速、覆冰厚度的特性曲线。研究结果表明运行电流通过产生焦耳热降低水滴在大截面导线上的冻结系数能抑制覆冰增长;风速增大、降雨量增加可以增大水滴的碰撞系数和收集系数,温度降低可增大冻结系数,从而加快导线覆冰增长速度;环境温度还决定着导线覆冰类型。大截面导线融冰时间主要取决于导线表面需要融化的冰层厚度,并随着融冰电流的增大逐渐减小;环境温度越低,风速越大,融冰时间越长;融冰时间随覆冰厚度增加呈线性规律增长。研究结果能够为特高压直流输电线路阻冰和融冰提供理论指导。     

考虑融冰因素的输电线路覆冰故障概率计算

根据导线覆冰表面热平衡方程分析内外部融冰因素对导线冰载荷的影响,计及地形对冰载荷的影响以及覆冰引起导线等效半径增大对风载荷的影响,通过气象实测的降雨量、风速、风向、温度等信息以及电网运行信息、当前监测覆冰厚度等信息建立输电线覆冰厚度增长预测模型。从输电线路覆冰过载机理出发,构建覆冰故障概率计算框架,从力学角度分析覆冰厚度及风速对输电线路的共同作用,采用反映金属承载极限特性的指数模型计算输电线路故障概率。以实际线路为例验证了该模型计算得到的线路覆冰故障概率变化趋势与实际故障情况相符,能够充分验证覆冰故障率与实际天气的相关性。     

输电导线高频临界融冰影响因素研究

基于传热学理论分析了输电导线高频临界融冰状态时热平衡,探索了高频融冰临界电流和融冰时间的计算方法,应用有限元软件ANSYS对相关影响因素进行了分析。研究结果表明：临界电流和融冰时间受风速影响较大,近似呈正线性相关,与环境温度近似呈负线性相关。融冰时间随覆冰厚度的增大而呈线性增加,但覆冰厚度对临界电流影响较小。本文研究成果为高频融冰技术在导线融冰及电网融冰科学调度方面的应用提供了理论依据。     

南方电网直流融冰技术研究

极端气候条件引起的输电线路覆冰导致输电 线路和杆塔的严重损害,这使得快速恢复送电变得 非常困难。为了防止这种情况的再次出现,进行输 电线路的融冰是一种很好的方法。与交流融冰法不 一样,在一定的环境条件下,直流融冰所需要的电 源容量仅决定于需要融冰线路的直流电阻和导线长 度。通过对南方电网各电压等级架空线路直流融冰 参数进行仔细分析和计算,提出了适用于南方电网 的交流输电线路的直流融冰技术方案,同时也对南 方电网直流输电线路和接地极引线的保线和融冰技 术方案进行了分析计算。     

500kV超高压输电线路负荷交流融冰研究

输电线路融冰方法的研究对提升输电线路运行可靠性具有重要意义.首先,基于热传学分析了负荷交流融冰热力学特征,建立了500 kV架空输电线路JLHA3-425铝绞线覆冰模型.然后,仿真分析了施加融冰负荷电流时覆冰导线温度分布,获取了了风速、环境温度、冰层厚度对融冰电流和融冰时间的影响,并通过安双5375和安岭5376超高压...     

输电线路超短期覆冰厚度精准预测模型研究

冬季架空输电线路覆冰是导致输电线路发生冰雪灾害的直接原因,在线实时融冰是预防冰雪灾害的有效措施。对于冻雨致冰厚度的精准预测,是实施最优融冰方案的前提。设计了模拟导线监测系统和现场微气象系统,以模拟导线监测数据和微气象站技术,结合冻雨覆冰理论计算空气中前期液态水含量。基于灰色系统理论,应用GM(1,1)模型,预测空气中超短期液态水含量、风速、降雨量。在此基础上,根据所预测液态水含量、风速、降雨量计算覆冰增长速度。综合多种实际监测数据,建立覆冰数据仿真模型。     

输电线路地线融冰的热平衡分析与计算

根据我国电网覆冰的现状,结合国内外融冰的实践经验,在分析地线融冰机理的基础上,结合传热学的原理,建立椭圆融冰的数学计算模型,从工程应用的角度出发,研究最小融冰电流的计算方法.通过计算LBGJ-100-20AC、LBGJ-120-20AC、LBGJ-150-40AC这3种铝包钢绞线的地线融冰电流,分析覆冰厚度、风速、环境温度以及融冰时间等因素对地线融冰的影响;计算不同地线材料与融冰电流的关系;最后,通过该文提出的计算模型计算目前输电线路工程常用地线材料的最小融冰电流.计算结果与目前工程应用较多的布尔斯道尔夫融冰电流计算公式对比,发现2种方法的计算结果吻合较好.分析计算结果表明:在架空输电线路直流融冰过程中,融冰电流是由覆冰厚度、环境温度、风速和地线材料等参数共同决定,其中,环境温度、覆冰厚度和地线材料对地线短路电流融冰均有显著影响,但风速的影响相对较小.该文提出的融冰电流计算模型,为输电线路地线融冰电流的选择及融冰装置的设计,提供了有效的参考.     

自然覆冰条件下的输电线路覆冰形状特征

覆冰导线的横截面形状在估算融冰时间或融冰电流中具有重要的影响。因此,调查覆冰导线的形状特征具有重大意义。在众多现场试验调查的基础之上,提出了一种椭圆形模型来描述覆冰导线的形状特征,把覆冰导线的形状分为三类,分别为同心圆、偏心圆和偏心椭圆,并分析了不同覆冰形状对输电线路融冰时间的影响。分析结果表明,覆冰导线的横截面形状满足一个假说,即冰的最大厚度在导线的迎风侧,而最小厚度在导线的背风侧;在其它融冰条件不变的情况下,导线覆冰偏心率越大、需要融化的冰层越薄,融冰时间越短;即覆冰形状越扁,最大融冰时间越小。     

500 kV变电站直流融冰装置参数设计标准差异对比研究

针对变电站直流融冰装置参数工程设计问题,比较和分析不同标准、规范关于融冰电流计算公式的差异,以某500 kV变电站实际工程直流融冰装置参数设计为例,按照不同计算公式给出了最小融冰电流、最大融冰电流、1 h融冰电流、直流融冰压降、直流融冰装置容量等参数计算结果;通过对比分析给出实际工程中融冰装置参数设计公式选用的建议。     

500kV线路可移动直流融冰装置的研制和实现

输电线路在冬季覆冰会对电网造成严重的破坏.针对中国典型气象条件,计算了500 kV输电线路融化覆冰所需的电流,并结合该计算结果及融冰装置的使用特点,提出了实现500 kV输电线路可移动直流融冰装置的技术方案.在确定技术方案及设计原则的基础上,描述了该方案的实现过程,并给出了该装置对500kV输电线路进行融冰的试验结果.结果表明该装置输出电流达到4kA,线路温升超过40℃,满足500 kV输电线路的融冰需要.     

基于电网间同期并列装置的统一潮流控制器进行联络线融冰的仿真研究

我国冬季出现的输电线路覆冰的情况严重影响电力系统的可靠运行,文章针对此情况联系前期研究的同期并网装置转换为统一潮流控制器后具有控制潮流的功能,提出了一种基于电网间同期并列的统一潮流控制器通过传输功率使覆冰线路过负荷、负载电流增大而融冰的方法。并通过PSCAD/EMTDC进行仿真,实验结果表明进行一定的功率传输后,覆冰线路上的负载电流能够达到融冰效果,从理论上说明了通过功率传递进行线路融冰的可行性和有效性。     

对流换热对覆冰导线高频融冰温度分布的影响

根据流体力学的基本原理,应用有限元分析软件ANSYS建立覆冰导线高频融冰时的外流场模型,得到覆冰导线高频融冰时的周围空气流场、压力场分布规律及覆冰导线表面对流换热差异性。分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过电磁与热分析,揭示了高频激励融冰过程呈不均匀非对称融冰规律,覆冰导线迎风侧压力大、温度低,背风侧压力小、温度高,表明不均匀对流换热使覆冰导线背风侧先融化,迎风侧后融化。在环境温度和覆冰厚度一定的条件下,覆冰导线外表面温度随对流换热系数的增大而降低。     

直流融冰装置试验现状及改进对策

研究采用新研制的移动式试验装置对直流融冰装置进行大电流升流试验的可行性。分析采用纯电感负载对直流融冰装置进行大电流试验时存在的问题,研究一种直流融冰装置的移动式试验装置。通过仿真对该试验装置的参数进行了优化设计,并对直流融冰装置分别接纯电感负载和改进负载进行大电流升流试验情况分析、对比,验证了新试验装置的可行性。新试验装置能够对移动式及固定式直流融冰装置进行现场升流试验,并具有灵活性、普适性的特点,可节约变电站空间,避免重复投资。     

利用非线性动力学研究覆冰绝缘子表面泄漏脉冲电流

笔者通过研究常温下,覆冰绝缘子各融冰阶段不同交流电压等级下表面临闪泄漏脉冲电流时域波形的变化规律,利用非线性动力学理论分析了各阶段泄漏脉冲波形的非线性特性,通过比较波形的最大幅值变化和Lyapunov指数(LE),得出了融冰过程绝缘子表面泄漏脉冲的变化特性,结果表明,不同融冰阶段及其不同电压等级下的泄漏放电脉冲波形具有不同的非线性特性,因此可为覆冰绝缘子的故障监测提供新的诊断方法。     

电网过电流融冰运行方式可行性研究

针对2008年我国南部地区大范围冰灾对电网正常供电的影响,研究了通过调整运行方式达到输电线路融冰的可行性。通过调整湖南、江西电网的运行方式,对其电厂出线、主要输电断面和负荷中心线路进行过电流融冰可行性分析,结果表明,接入220 kV电压等级的电厂出线部分实施过电流融冰可行,负荷中心环网不具备过电流融冰的可行性,负荷馈线和省内主要断面实施过电流融冰的可行性很小。文中还探讨了短路电流融冰方案的适用范围。     

66kV输电线路移动式交流融冰装置研究

输电线路覆冰后,可能造成导线断线、杆塔倾覆等设备损坏,在覆冰脱落过程中,可能引起线路舞动,多次短路跳闸,严重威胁变电站安全运行,影响对用户的安全可靠供电.东北地区日气温变化大,导线覆冰后因气温骤降,覆冰时间长,清除极为困难.本文结合目前运行的66 kV变电站无融冰设施,受现场限制建设专用融冰设施困难的实际,介绍了移动式...     

新型整流桥串并联切换直流融冰装置

我国南方地区冬季气温低湿度大,在远距离传输的高压输电线路上经常出现区域覆冰问题,覆冰严重时会造成杆塔倒塌等电力事故。文中研究的新型整流桥串并联切换直流融冰装置即用于解决输电线路覆冰问题,可避免造成大面积供电中断。文中基于常规十二脉动直流融冰装置,通过原理分析、参数设计和仿真验证,提出一种新型直流融冰拓扑,可以同时满足导线融冰的大电流和地线融冰的高电压需求。相较于常规十二脉动直流融冰装置,采用新型直流融冰拓扑可以选用一半容量的换流变压器和一半通态平均电流的晶闸管,显著降低设备投资成本;且在大电流输出模式下可以有效减小注入系统的谐波电流,从而减小接入点的系统电压畸变,改善直流融冰装置投入运行时的系统电压质量。